Question

用如图所示装置做“研究有固定转动轴物体的平衡条件”的实验，力矩盘上各同心圆的间距相等．
（1）（多选题）用细线悬挂钩码前，下列措施中哪些是必要的

 

（A）判断力矩盘是否处在竖直平面；
（B）判断横杆MN是否严格保持水平；
（C）判断力矩盘与转轴间的摩擦是否足够小；
（D）判断力矩盘的重心是否位于盘中心．
（2）在力矩盘上A、B、C三点分别用细线悬挂钩码后，力矩盘平衡，如图所示，已知每个钩码所受重力为1N，则此时弹簧秤示数应为

 

N．
（3）若实验前，弹簧秤已有0.2N的示数，实验时忘记对弹簧秤进行调零，则完成实验后测量出的顺时针力矩与逆时针力矩相比，会出现M_顺

 

M_逆（选填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）如果安装力矩盘时，轻轻转动力矩盘，转动的力矩盘很快停止转动，这说明

 

．

Answer 1

分析：（1）按照实验目的并从减小误差的角度分析；实验目的是研究力矩盘平衡时砝码的拉力力矩和弹簧拉力力矩的关系；实验要求是尽量减小力矩盘的重力、摩擦力等其他力对力矩盘的影响．
（2）找出各个拉力的力臂，然后根据力矩平衡求解弹簧的拉力．
（3）由于圆盘重力的影响，弹簧力矩是逆时针的力矩，故顺时针力矩有先平衡弹力拉力的力矩，或者说顺时针漏了重力的力矩．
（4）如果没有摩擦，轻轻转动力矩盘，力矩盘应该做匀速圆周运动，快速停止说明摩擦力力矩不能忽略．

解答：解：（1）A、为了防止细线及弹簧称与力矩盘产生摩擦，判断力矩盘是否处在竖直平面是必要的．故A正确．
B、本实验与横杆MN是否平衡无关，没有必要检查横杆MN是否严格保持水平．故B错误．
C、D本实验要研究力矩盘平衡时砝码的拉力力矩和弹簧拉力力矩的关系，重力、摩擦力等影响要尽可能小，所以摩擦力要足够小，力矩盘的重心应在盘中心．故CD正确．
故选：ACD．
（2）设力矩盘上各同心圆的间距为r，根据力矩平衡得：
F?2r+F_A?2r=F_B?r+F_C?3r
F×2r+2×2r=1×r+3×3r
解得：F=3N
（3）实验时忘记对弹簧秤进行调零，弹簧拉力测量值偏大，其力矩偏大，而弹簧拉力力矩为逆时针方向，则测量出的顺时针力矩小于逆时针力矩．
（4）如果没有摩擦，轻轻转动力矩盘，由于惯性，力矩盘应该做匀速圆周运动；
快速停止说明摩擦力力矩不能忽略．
故答案为：
（1）ACD；
（2）3；
（3）＜；
（4）力矩盘与轴间摩擦过大

点评：本题关键明确实验原理，然后实验原理的角度分析误差的来源和减小误差的方法，同时要能够根据力矩平衡条件列式求解弹簧的拉力．